Fotovoltaico a terra, meno sedimenti ma erosione concentrata sotto i pannelli

Gli impianti fotovoltaici a terra possono ridurre la perdita complessiva di sedimenti su un versante, concentrando però l’erosione sotto i bordi inferiori dei pannelli. È quanto emerge da uno studio condotto in Cina, nel quale la diminuzione dell’esportazione di sedimenti ha raggiunto il 56,6%, mentre solchi trasversali sono comparsi lungo tutte le linee di gocciolamento delle configurazioni fotovoltaiche esaminate.

Pioggia simulata su un versante sperimentale

I ricercatori hanno utilizzato un canale regolabile di 2 metri per 1 metro, profondo 0,4 metri e riempito con terreno agricolo argilloso-limoso proveniente dalla parte meridionale dell’Altopiano del Loess. Il sistema è stato impostato con una pendenza fissa di 10°, sopra la quale sono stati collocati quattro moduli da 57 × 48 cm in configurazione lineare 1 × 4 oppure a blocco 2 × 2.

Le prove hanno combinato altezze di installazione di 0,4, 0,6 e 0,8 metri con inclinazioni di 30°, 35° e 40°. Ogni configurazione è stata sottoposta per 60 minuti a una pioggia simulata di 80 mm/h ed è stata confrontata con un versante nudo equivalente. Ciascuno scenario è stato ripetuto due volte.

Durante gli esperimenti sono stati raccolti campioni di deflusso e sedimenti, misurando velocità e profondità del flusso nelle aree coperte e scoperte. Il gruppo ha inoltre registrato dimensioni e tempi di formazione dei canali erosivi e svolto otto prove di mitigazione con tappeti erbosi larghi 20 cm oppure strisce di ghiaia.

Meno sedimenti, ma solchi lungo i bordi

Secondo i risultati, la riduzione media più elevata dell’esportazione di sedimenti associata all’altezza di installazione è stata osservata a 0,4 metri, con il 46,3%. Per l’inclinazione, il valore medio maggiore è stato registrato a 35°, con una diminuzione del 36,3%.

La distribuzione dell’erosione è però risultata molto diversa rispetto ai versanti privi di pannelli. I moduli intercettavano la pioggia nelle zone coperte, mentre l’acqua raccolta si concentrava lungo i bordi inferiori sotto forma di gocciolamento. In tutte le configurazioni fotovoltaiche si sono così sviluppati solchi trasversali, assenti invece nei controlli a versante nudo.

La fila più a valle è il punto critico

In condizioni di flusso laminare e subcritico, la velocità dell’acqua è aumentata del 148% tra la zona coperta più a monte e quella più a valle. I ricercatori hanno quindi identificato l’ultima fila di pannelli lungo il pendio come il punto critico per lo scalzamento delle fondazioni.

La disposizione dei moduli determinava anche la posizione e la distanza dei solchi, compresa tra 48 e 57 cm. All’altezza massima testata, pari a 0,8 metri, i canali hanno raggiunto una larghezza di 3,44 cm e una profondità di 1,84 cm. Lo studio, realizzato con la partecipazione della Northwest A&F University e della Chinese Academy of Sciences, è stato pubblicato sul Journal of Hydrology.

Una domanda per voi

Quali aspetti della disposizione dei pannelli dovrebbero essere valutati per gestire l’erosione concentrata lungo le linee di gocciolamento?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.